技术的契合与认知的扩展.docx

技术的契合与认知的扩展王 意各位领导，各位专家：大家好！承蒙主办单位提供了这样一个讲台。先谈一些情况，再发一些议论。中国文化博大精深。正在热播的电视剧三国所依据的宏篇巨作三国演义的开篇是“话说天下大事，合久必分，分久必合”。这和当今技术领域的两个重要的发展趋势相当吻合，一方面，各个的专业化分工越来越细，另一方面，各个学科和专业之间的“契合”也越来越多，体现为不同技术领域之间的日益广泛的相互影响、交流、渗透、借鉴和移植。我们主要是搞特种车辆和行走机械的，它们的动力传动装置与工程机械有许多共通之处。这里先介绍几个通过不同技术的“契合”来实现创新和技术进步的实际事例：第一个例子：通过液压传动与机械传动的契合研制的拖拉机无级变速箱。严格地说，机械传动是当今车辆上诸所有传动形式的基础，哪种传动也少不了几根轴和几个轴承这样的机械元器件。业界在车辆行走机构的传动装置中专门分出一类“机械传动”，是特指那些没有能量转换过程的狭义的“纯”机械功率的传输方式，如传统的以离合器和手动换挡齿轮变速箱构成的系统，以区别于液力传动、电传动和液压传动等包含有机械能和电能、流体动能和势能等之间能量形式变换的方式。液压传动和机械传动的契合的一种重要形式通常称为“液压机械功率分流传动”，可以理解为是一种将液压与“纯”机械装置“并联”传输功率流的系统。由发动机输入传动系统的功率流先被分为两路，一路为经静液压传动装置传输，另一路为纯机械方式传输，然后再由一套行星差速器把这两路功率汇合起来输出。这样的契合的出发点是把静液压传动的无级调速性能好和机械传动稳态效率高这两者的优点结合起来，以期得到一个既有无级变速性能，又有较高总效率的传动装置。相关的原理和构思虽然早在上世纪初即已被提出，但只有在传动装置中进一步契合了能够优化控制两个功率流的分配关系的电子调节系统之后，这样的机电液一体化的无级变速箱才真正实现了商品化，近年间在农用拖拉机等领域中得到了越来越多的应用。液压机械功率分流传动装置原理示意图及拖拉机变速箱实物第二个例子：通过液压和机械传动技术的契合回收车辆制动时动能，并在再次加速时重新利用。一般来说，纯电动和油电混合动力车辆通过再生制动装置向动力蓄电池回馈充电来回收能量已是一种相当成熟的技术。但是对于功率较大的和原本采用机械或液力传动的既有车辆，电力蓄能系统却由于其较大的体积重量和比较昂贵的改装附加费用而难以采用。而一套基于液压传动技术以液压蓄能器蓄能的传动装置却能比较方便地嵌入车辆的机械传动链中代替耗能的液力或电涡流缓速器，提供了一种功率密度高，成本适中的制动能量回收再生的实用手段。当车辆减速时，处于液压泵工况的液压元件的输入转矩的加载促使车辆减速，将驱动桥传来的多余动能转化为液压油的压力能储存在蓄能器中；再次加速时蓄能器中的压力油推动液压元件作为液压马达运行，将回收能量产生的输出的转矩叠加在驱动桥上，从而减少发动机的负荷和新的能量消耗。北京嘉捷博大汽车节能技术有限公司研发的此类装置已批量装用于大型公交车辆、穿梭行驶的港口集装箱牵引车和垃圾清运车等行驶间启停频繁的作业车辆，获得了良好的节能效果。在工程机械领域，也可以采用类似技术回收和再生诸如液压挖掘机回转装置等的制动能量。液压控制阀组及油箱原车变速箱液压蓄能器驱动桥液压泵/马达液压再生制动系统第三个例子：静液压传动的油电混合动力工业车辆如今油电混合动力车辆是一个发展的热门项目，实际上契合了静液压传动技术的油电混合动力工业车辆在多年前已成为了成熟的产品。在其中的一个方案中，柴油机的经一个离合器与同轴的电机液压泵组相联结，液压泵通过常规的闭式油路系统向驱动车桥或车轮的液压马达供油。这样一套十分简单的装置却具备了并联式混合动力传动系统几乎全部功能：当离合器结合时，由柴油机单独或与电机共同驱动液压泵；如果柴油机单独工作，则电机可作为发电机运行并向蓄电池组补充充电；当离合器分离时，由蓄电池组供电的电机单独驱动液压泵；在上述两种驱动模式中，液压马达都可以将车辆减速或下坡时的多余能量回馈给液压泵，继而由此时在液压马达工况下运行的液压泵驱动电机转化成为电能储存在蓄电池组内。电驱动和液压传动装置在调节和控制方面都具有先天的优势，两者的契合更是强强联合，相得益彰。 基于静液压传动技术的油电混合动力车辆传动方案第四个例子：用电缆传输功率和控制信号的电动静液压执行装置。在现今的技术条件下，电技术在信号处理的能力和速度方面总体占优，但在功率元件的特性方面却是液压与电传动各有所长。因此除了现在已普遍存在的“电子神经 + 液压肌肉”这样一种契合模式外，两者在功率流的传输方面的契合也有许多成功的实例。使用集成安装的电动泵液压缸或低速大扭矩液压马达构成的电液执行单元可就近设置在工作部件附近，液压元件在输出大推力和转矩方面性能突出，而用电缆传输功率和控制信号则敷设方便灵活而且洁净，两者的契合综合了电能传输和液压执行元件各自的优点，不仅提高了系统响应速度，规避了在较远距离上敷设高压管道的潜在风险，还有利于降低成套装置的重量和实现多个冗余度的控制。采用这种技术的EHA电动静液压执行装置已在航空和航天领域推广应用，也已成为先进车辆的主动控制悬架技术中的核心元件。 电动静液压执行装置原理及实物上面介绍的是一些机械、电子和液压技术之间相互契合的具体案例。下面再分析一些行业和专业群体之间的相互契合的情况。一、军工和民用技术的契合：无论在国内还是国外，军工行业都曾是引领某一技术领域发展的排头兵。在信息技术、材料技术、制造技术、可靠性技术、标准化技术和维修技术以及生产管理、品质保证和成本控制等方面的先进理念、策略和方法，对于引领和促进民用技术水平的发展和提升的作用都是巨大的。这样的例子在国内外都比比皆是。当代的喷气式民航机、民用航天器、高速船艇、高性能车辆、电子计算机、远程航海与气象雷达、大屏幕显示器、移动通讯乃至折叠床和微波炉等等，都曾来源于军工技术。上面提及的我们工程机械和特种车辆中应用广泛的现代液压传动和电液控制技术，也多是来源于二战中发展起来的各种武器装备中用于驱动舵机、炮塔、和雷达天线等部件的液压元件和系统。但是民品技术对于军品的契合同样也有重要的意义。现在很多国家的非主战军舰的船体都按民用船只的规范建造，以降低成本和便于安排生产；军用后勤车辆也广泛应用了民用车辆的技术和标准。军用工程机械同样大量地应用了民用产品的技术，甚至有的就是简单地改了改涂装的颜色。然而，军用大功率、多功能和高转运速度的新型工程机械及其部件的发展，反过来又对民用工程机械起到了示范和启迪的作用。刚才讲到，现代行走机械的液压元件和系统多源于军用技术，但世界上第一批静液压传动的车辆和机具却是农用拖拉机和工业用叉车。近年来我国空海军现役的主力飞机牵引车也采用了静液压传动技术，不过它们的设计单位却并不是军工企业，而是中国农机院液压所。农业机械其实是一种既要遵循生物工程的规则精心抚育各种鲜活娇嫩的农作物，又要与由固态、液态和气态三相物质混合而成的，性状极为复杂的土壤介质打交道，需要相当广泛的知识和技巧才能造好的机器，而并非社会上曾经误解的只是一堆用边角余料简单焊吧焊吧就能生产的粗糙机器。于是长于车辆地面力学、机构学和静液压驱动的农业机械技术就“跨界”造就了我国独创的军用飞机牵引车体系，在国际上独树一帜。相关的技术后来也应用到了民航的飞机牵引车上。这应该是一个成功的技术契合的事例。顺便提及，我们这个会议的主办方之一的工程机械与维修杂志社的主管单位也是中国农机院。工程机械和农业机械有着千丝万缕的联系，一度常使用的术语“农田基本建设机具”其实就是中小型的土方类工程机械，新中国最早装备的“红旗80”和“东方红54”型履带拖拉机，同时也都曾是推土机的底盘。农机院的编辑和记者们出版了很有特色、很有影响、很优秀的工程机械专业杂志，这也是一种跨界的“契合”吧！农业机械技术与军工技术的契合造就了中国样式先进飞机牵引车的创新二、产品设计制造和维修的契合我是学农业机械的，现在主要在搞整机设计研发。按照我们上学那个年代的概念，搞设计的和搞使用维修的基本是两码事，设计搞的是“将来时”的东西，使用维修处理的则是“现在时”和“过去时”的东西。但是实践证明把这两者割裂开来曾经带来许多弊端。现在“可维修性”已经成为评价一个产品优劣的重要指标之一，而对于可维修性的判则只能来源于维修行业。如同产品的其他质量和可靠性指标一样，“可维修性”首先是设计出来的，如果不能在产品的研制伊始就将维修保养的所要求的内容有机地契合在相关的设计要素之中，而在木已成舟之后又不得不再去修修补补，肯定造不出好的产品。而有关如何改善和提高可维修性的种种知识和经验，首先就是来源于维修人员。就像缺乏工艺和生产管理的设计人员设计不出具有良好可制造性的产品一样，没有维修知识的设计人员设计的机器也不可能具有良好的可维修性。另一方面，维修人员需要也有可能在认知水平的深度和广度上努力提高自己。作为一个发展中的国家，我国是一个制造大国，但遗憾的是现在还不是自主研发的强国。在一个相当长的时间内，我们不能不面对这样的现实：用户实际使用的进口的比如说工程机械一般都要比我们的国产品采用了更多的先进技术。国内制造的工程机械，包括中外合资企业的产品，虽然整体上看来已经大有进步了，但其中的一些包含着核心技术的零部件和元器件还是不得不采用进口的，突出的就是电子元器件、液压元器件和发动机的控制部件。其他产品的情况也类似。就像上面介绍的我们搞的静液压驱动的飞机牵引车，整车很先进，生产十几年了，在部队新的采购招标时中标的还是它们，但是同样是十几年了，它们的核心液压元件还是得进口。这是一件很尴尬和无奈的事情。由于没有自己的核心技术知识产权，我们大部分制造企业的科技人员对于这些进口元器件至多能够做到知其然，真正也能做到知其所以然的就不多了，更新和超越更无从谈起。而维修人员则不同。以液压元件为例，由于我国的在产和大部分在研的液压产品一般与国际先进水平之间都存在着一些差距，加上某些难以割舍的“山寨”情结的“企业文化”的影响，许多主力液压元件厂现在能拿得出来的甚至只是一些人家更早一代产品的仿制品。这样一来，除去展品或试验样品这类尚不成熟的东西之外，国内最早有机会接触并深入体验国际上最新产品和技术的实际上是我们的使用单位和相关的维修部门，而并非同类产品的制造部门，甚至也不是相关的科研单位。维修人员掌握新技术的有利条件首先表现在上面所讲的具有更多的机会接触到比国内产品更为先进、甚至是代表了国际上第一流水平的产品和技术；第二是维修工作所面临的不断更新的机具所发生故障和失效的多样性、随机性，在增加了工作难度的同时也创造了更多的实战锻炼的机会，并可能使维修人员能有条件及时了解和国际接轨的最新诊断和维修的技术及设备；第三，在实践中经常会遇到需要应急变通的问题，如何在保证安全的前提下，通过调动设备自身的代偿能力或借用现场就便的一些器材，使设备应急恢复基本的运转能力；以及采用适当的修复、改造和增加匹配接口等方式用手头的器材顶替失效而又缺乏备件的部件，这种应变能力是一门技艺。它要求维修人员不仅对于设备本身知其然和知其所以然，而且还要更多地了解为排除故障所需的尽可能多的相关技术，特别是材料、工艺和系统集成方面的知识，做到能够触类旁通，举一反三。我们在使用进口先进装备特别多的民航飞机维修部门中，就接触过很多这样的维修专家和高手，并从他们那里学习到了很多有用的东西。相比之下，飞机制造企业的科技人员的专业理论水平虽然较高，计算机使的很溜，但知识面明显偏窄，尤其是遇到那些偏离了预设情况随机发生的实际问题时的应对能力较差，很是缺乏想象力。这也是制造企业创新能力低下的表象和原因之一。好在这种由于培养和使用人才方面的某些制度性和结构性缺陷造成的问题，已经在逐步改善之中。在座的都是工程机械行业中维修方面的专家和行家里手，诸位所拥有那些来源于使用维修第一线的丰富知识和实践经验，是提高包括整机元器件制造企业和科研单位在内的产业整体技术和认知水平的一笔宝贵的财富，有关维修方面的经验积累和信息反馈，不仅能促进维修行业本身的进步，而且对于制造行业的改进和创新产品也都有重要意义。相信在这次会议中，我们也能从各位专家那里获得许多有益的信息。真正能担当创新大业，应该是理论分析功底深厚、实践操作经验技艺高超和创新意识强烈的“艺高胆大”的人才。而设计、制造和维修之间的专业知识的契合，将是培养和造就这样的人才的重要保证。现代社会的一个鲜明的特点是为实现同一目标所可能采用的技术手段和影响因素往往具有多样性，人们在工作和生活中都需要有更为深广的认知面。例如小轿车的传动配置就有很多种，从传统的手动挡、新一点的液力自动挡、机械变速箱的升级版AMT和类似原理的双离合器DSG以及链式无级变速的CVT，加上纯电动和油电混合动力的，这么多方法都可以让这么一个四个轮子的东西跑起来。但在具体应用的时候，则要根据不同的优化目标来进行选择。如果购置费和使用经济型是第一位的，手动挡的是最佳的；如果把操纵的舒适性看得很重要，那么就要考虑其他几种了，而这几种又都有各自的强项和弱项。因此，无论是作为一名汽车设计工程师，还是作为一名买车的顾客，你都需要或多或少地了解这些技术的特点。同样，一个成功的股民也不仅要知道与股票直接有关的操作流程和规则，而且还要时刻关注国家的政策走向、各个行业的发展趋势，直到了解上市企业的具体产品的技术和工艺的先进程度等等细节。正是这种经济、技术知识和政治觉悟的契合，造就了一支人人都能头头是道地点评国家经济形势和企业荣辱兴衰的炒股大军。在某种意义上，就连工程技术和美学艺术都存在着某种联系。法国著名的飞机制造厂商达索公司的总裁有一句名言：“好看的飞机最有可能是优秀的飞机”。从空气动力学的要求和大多数人的审美观点都偏爱一个具有均衡协调、平顺光滑的飞机外形这一点来看，这句话是有道理的。我们不知道浪漫的法国人搞技术创新时的灵感有多少成分来自美学理论的赋予，但是我们确实从他们在前些年把海滩搬到了巴黎的塞纳河畔，在今年又让香舍利榭大街变身为牛羊成群、绿草成茵的农家田园的激情中看到了这个民族契合了技术和艺术的丰富想象力。人类对于自然界的认知原本是十分混沌的，随着社会生产力的发展，后来逐渐出现了行业和部类的社会分工，这是一种进步。但各国家、各民族的文化和各学科各技术领域又始终都是既有所区别，又有联系的。不同文化和领域之间充满着互相交流、影响、渗透、借鉴、传承和移